ЛЕКЦИЯ 2

Энергия, энергетика

2.1. Виды энергии как основа современной энергетики……………………………………………

2.1.1. Современные виды и эффективность использования энергии……………………………

2.1.2. Источники, преобразователи и потребители энергии……………………………………..

2.1.3. Освоенные и перспективные ресурсы ………………………………………………………

2.1.4. Проблемы и перспективы освоения принципиально новых видов энергии……………..

2.2. Энергетика – основа прогресса(или деградации) современной цивилизации…………………

2.2.1. Этапы развития энергетики и используемых топлив(энергоносителей)…………………

2.2.2. Базовые и второстепенные направления использования и развития энергетики………..

2.2.3. Термохимическая энергетика – истощение природных ресурсов и нарушение

экологического баланса Земли………………………………………………………………

2.2.4. Проблемы и перспективы создания принципиально новой энергетики………………….

2.1. Виды энергии как основа современной энергетики

2.1.1. Современные виды и эффективность использования энергии

Табл.

№

Вид энергии

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1.

Аннигиляционная

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

2.

Ядерная

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

3.

Химическая

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4.

Электромагнитная

-

-

-

+

+

+

-

-

+

+

+

5.

Гравистатическая

-

-

-

-

+

+

-

-

+

+

+

6.

Упругостная

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

7.

Электростатическая

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

8.

Магнитостатическая

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

9.

Электрическая

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

10.

Тепловая

-

-

+

+

-

+

-

-

+

+

+

11.

Механическая

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+ - взаимопревращение возможно и: представляет практический интерес, может представлять практический интерес, практически используется частично или широко;

- - взаимопревращение невозможно.

Из приведенной таблицы видно, что аннигиляционная и ядерная энергии универсальны и могут быть преобразованы в любой другой вид.

Приведём общепринятые формулировки энергии и её видов/ /.

ЭНЕРГИЯ – универсальная скалярная мера движения материи как единой общепринятой, также универсальной, физической субстанции.

РАБОТА – результат необратимого перехода энергии из одного состояния в другое. Необратимость – утрата, диссипация, деградация и т.д. части энергии в процессе её полезного использования в реальных процессах.

АННИГИЛЯЦИОННАЯ энергия – это полная, предельно возможная (обоснованная теоретически) энергия парного взаимодействия: «вещество-антивещество», возникающая при столкновении частиц и античастиц: например, электрона - позитрона с превращением энергии их покоя в кванты электромагнитного поля или энергию движущихся со скоростью света фотонов; нуклона – антинуклона(протона – антипротона, нейтрона - антинейтрона) с превращением энергии их взаимодействия в энергию квантов ядерного поля, π-мезоны и т.д.

ЯДЕРНАЯ энергия – потенциальная энергия связи нуклонов в атомном ядре, которая освобождается при делении тяжёлых ядер. Энергия, которая выделяется при делении лёгких ядер, называется «термоядерной».

ХИМИЧЕСКАЯ энергия – энергия, освобождающаяся в результате перестройки электронных оболочек атомов и молекул в процессе химического взаимодействия двух и более реагентов.

ГРАВИСТАТИЧЕСКАЯ энергия – потенциальная энергия сверхслабого взаимодействия всех тел, пропорциональная массам этих тел и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ энергия – энергия электрического тока.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ энергия – потенциальная энергия взаимодействия электрических зарядов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ энергия - энергия излучений, переносимая фотонами электромагнитного поля.

МАГНИТОСТАТИЧЕСКАЯ энергия – потенциальная энергия взаимодействия «магнитных зарядов».

УПРУГОСТНАЯ энергия – потенциальная энергия механически упруго изменённых тел(твёрдых, жидких, газообразных).

ТЕПЛОВАЯ энергия – часть энергии теплового движения частиц тел – теплоты(тепла), которая освобождается при наличии разности температур между телом и окружающей средой.

МЕХАНИЧЕСКАЯ энергия – кинетическая энергия движущихся макро- и микротел.

Основой современной энергетики являются следующие виды энергии: естественная, поставляемая Природой, солнечная и искусственно получаемые: механическая, тепловая, электрическая, химическая, ядерная, которые имеют свои особенности в практическом применении.

Солнечная энергия(СЭ), излучаемая Солнцем с мощностью 3.9•10²⁶Вт и представляющая собой поток фотонов (электромагнитное излучение), достигает Земли при мощности только примерно 1.8•10¹⁷Вт, что составляет не более 4.5 •10^-8 % от общей мощности солнечного излучения.

При этом если бы СЭ поступала на поверхность Земли площадью 20 тыс. км² стабильно, даже при такой мощности можно было бы полностью обеспечить потребность всего населения Земли. Так как плотность СЭ по достижении поверхности Земли не превышает 2.35 •10⁶Дж, то практические возможности применения этой энергии пока весьма ограничены.

В незначительном пока количестве СЭ преобразуется и поставляется потребителям с помощью специальных преобразователей в основном в теплоту и электричество. Принципиально в перспективе можно использовать солнечный парус как преобразователь солнечной энергии в механическую.

Механическая энергия(МЭ). Это исторически наиболее известный и используемый вид традиционной энергии. МЭ обычно является конечным результатом преобразований различных других видов энергии, в том числе и в транспорте. На практике использование МЭ связано с понятиями силы и работы, точнее энергия выражается через работу, которая определяется, в свою очередь через векторное произведение действующей на предмет силы, как потенциала энергии, и через перемещение этого предмета в направлении действия силы, как координаты. Математическая формула работы(энергии) в дифференциальном виде записывается как скалярное произведение векторов действующей силы P и элементарного перемещения dr:

dL = P • dr = P cosαds,

где r - радиус-вектор; α –угол между векторами Р и dr.

Работа, совершаемая силой на участке пути, определяется интегралом:

L =Pcosαds, Дж

Работа, совершаемая при вращательном движении, определяется интегралом произведения момента М силы Р как потенциала и углом поворота d как координаты:

L =Мd , Н•м,

где М = Ph; P – действующая сила; h – плечо действия силы.

Как уже было отмечено, по форме энергия подразделяется на энергию полную Е_п и включаемые в неё кинетическую Е_к, потенциальную Е_п и внутреннюю Е_в. При получении, преобразовании механической энергии полная энергия, в соответствии с законом сохранения механической энергии, равна сумме кинетической и потенциальной энергий: Е_п = Е_к + Е_п = const.

Кинетическая энергия, как энергия движения, при поступательном движении(cosα = 1) определяется как интеграл:

Е_к = dL = Pds = mads = (madv/dt)vdt = mvdv = mv² /2,

где m – масса; v – линейная скорость; a – линейное ускорение движущегося тела.

При вращательном движении кинетическая энергия вращающегося тела определяется, в отличие от поступательно движущегося тела, не через работу перемещающейся массы, а через работу момента инерции вращающегося тела I, играющего в этом случае роль массы, и не через линейную скорость перемещения тела, а через угловую скорость вращения тела u, т.е. Е_к = Iu²/2.

Если тело участвует одновременно в поступательном и вращательном движениях, то его кинетическая энергия определяется как сумма

Е_к = mv² /2 + Iu²/2

Потенциальная(или взаимная) энергия(ПЭ) Е_п – это энергия, которая определяется только взаимным расположением взаимодействующих между собой материальных тел, точек. В механике ПЭ определяется взаимным расположением тел относительно друг друга и упругой деформацией. При определении ПЭ отдельного тела или группы взаимодействующих тел точка(начало) отсчёта выбирается произвольно, так как в любом действии измерить абсолютную величину ПЭ невозможно, измеряется только величина изменения ПЭ. Поэтому работа ПЭ должна определяться в каждом конкретном случае механического движения или взаимодействия, например, движение под действием силы тяжести, силы упругости, ядерных сил и т.д. ПЭ не зависит от траектории движении, взаимодействия тел.

Так работа материального тела при действии силы тяжести равна разности конечной потенциальной энергии Е_п2 и начальной потенциальной энергии Е_п1. Полученная при этом работа определяется в соответствии с теоремой о потенциальной энергии как

dL = - dE или L = -( Е_п2 - Е_п1 )

Тепловая энергия(ТЭ), не смотря на то, что используется человечеством тысячелетиями, не может считаться достаточно изученной, судя по тем проблемам, которые возникают в процессе интенсификации эксплуатации современной тепловой техники, расширения объёмов производимой тепловой энергии и связанных с ней технологических процессов, машин, получения других видов энергии и т.д. Результаты и прогнозные оценки использования этого вида энергии в настоящее время показывают, что традиционная глобальная ориентация на ТЭ как основу мировой энергетики уже становится опасной, а в некоторых случаях и недопустимой. Поэтому более глубокое теоретическое изучение и опытная реализация принципиально новых решений в области ТЭ в настоящее время является одной из наиболее актуальных прежде всего научно-технических задач.

Понятие о мощности N - это работа, произведенная в единицу времени, определяется как N = dL/dt = Pv при поступательном движении и N = Mu при вращательном движении, следовательно, одну и ту же мощность можно получить, варьируя силой P и линейной скоростью v или моментом инерции M и угловой скоростью единица измерения мощности – Вт.

Теоретической основой ТЭ является теплотехника, включающая в качестве подразделов термодинамику, теорию тепломассообмена, теоретические основы современных преобразователей теплоты.

Термодинамика, базирующаяся на своих трёх началах, рассматривает теоретически в упрощённом виде основные тепловые процессы и обратимые термодинамические циклы, описываемые этими процессами в различных машинах. Однако существует и термодинамика необратимых(реальных) процессов(циклов), позволяющая более точно анализировать и разрабатывать уточнённые математические модели реальных процессов(циклов) преобразования теплоты в работу, т.е. создавать инструмент для корректных расчётов и конструирования двигателей, теплоэнергетических установок, теплотехнического оборудования и др.

В нашем случае рассматривается только элементарная термодинамика обратимых процессов, базирующаяся, как было сказано, на следующих основных законах и положениях.

Основным уравнением, характеризующим условия протекания термодинамических процессов, является уравнение состояния идеального газа Менделеева- Клапейрона:

рV = mRT,

устанавливающее связь между давлением р, температурой Т, объёмом V газов и позволяющее описать поведение газа при изменениях p, T, V газа.

Основными законами термодинамики являются:

Первое начало термодинамики, представляющее всеобщий закон сохранения энергии применительно к тепловым процессам и системам, которое имеет вид:

∆U = Q + L,

когда работа внешних сил совершается над системой, то изменение внутренней энергии ∆U тела равно сумме количества теплоты Q, сообщённого телу, и работы этих внешних L, приложенных к телу.

Если же само тело совершает работу над внешними силами, например двигатель, то первое начало записывается как:

Q = ∆U + L',

т.е. для того, чтобы совершить работу, телу необходимо вначале сообщить энергию Q, которая и будет израсходована в процессе совершения работы на изменение внутренней энергии ∆U этого тела и работу L' над оказывающей воздействие на тело внешней средой.

Таким образом, Q – количество теплоты; ∆U – изменение или приращение внутренней энергии; L – работа внешних сил над системой; L' – работа самой системы над внешними воздействиями. При этом L = - L' = - р ∆V.

U – внутренняя энергия тела, характеризующаяся суммарной кинетической и потенциальной энергией составляющих это тело элементарных частиц. Так как в термодинамике нас интересуют в основном пар, газы, парогазы, которые являются рабочими телами практически всех современных энергетических установок, то U – это единая энергия всех взаимодействующих и находящихся в соответствующем молекулярно-атомарном энергетическом состоянии частиц этого рабочего тела.

В рамках первого начала термодинамики рассматриваются 5 базовых процесса, непосредственно определяющие отношение между указанными энергетическими характеристиками Q, ∆U, L'(L).

Адиабатический процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой. В этом случае: Q = О; тогда ∆U = L'(L).

Изотермический процесс(закон Бойля-Мариотта), протекающий при постоянной температуре Т = const. Изменения внутренней энергии не будет, т.е. ∆U = О; тогда Q = L.

Изохорический процесс(закон Шарля), протекающий при постоянном объёме ∆V = const. Здесь механическая работа не может совершаться, так как нет изменения объёма, т.е. L' = О. Следовательно, количество подведенной теплоты идёт только на повышение внутренней энергии тела, т.е. Q = ∆U.

Изобарический процесс(закон Гей-Люссака), протекающий при постоянном давлении р = const. При этом процессе рабочее тело одновременно нагревается, если Q > О, т.е. когда теплота подводится к рабочему телу, и совершает работу расширения

L' = р ∆V. Следовательно для изобарического процесса, совершающего работу над внешней средой, Q = ∆U + L'.

Политропический процесс как обобщённый процесс, из которого могут быть математически получены как частные все 4 указанные выше процесса. Именно этот процесс прежде всего используется при изучении реальных рабочих процессов и циклов.

Второе начало термодинамики.

Так как первое начало термодинамики не позволяет определить направление протекания тепловых процессов и, следовательно, исключить возможность создания вечного двигателя, то Р.Клаузиусом было сформулировано второе начало термодинамики, из которого вытекает, что невозможны процессы, единственным результатом которых будет:

• превращение всего количества тепла, полученного от горячего источника, в эквивалентное количество работы и

• передача тепла от холодного источника к горячему без затраты на это работы.

Второе начало термодинамики оперирует уже понятием необратимости физических процессов, введя принципиальные отличия в формах передачи энергии тепловым и механическим путём. ТЭ, как форма неупорядоченного движения, не может без остатка переходить в упорядоченное движение, например, механическое. Это значит, что все тепловые процессы необратимы по своей природе, т.е. в них изначально заложено несовершенство с позиций эффективного использования энергии.

Механическая же энергия, как представляющая собой упорядоченное движение тел, частиц, может полностью переходить в работу и в неупорядоченную форму движения – теплоту.

Введя в обращение понятие необратимости процессов, Р.Клаузиус ввёл в термодинамику функцию состояния системы в виде отношения количества теплоты, сообщаемого системе к температуре, при которой осуществляется подвод этой теплоты, дав этой функции название ЭНТРОПИЯ, или S = Q/T. В элементарных процессах энтропия представляет собой полный дифференциал dS. В зависимости от знака dS > О или dS < О определяется соответственно характер протекающего теплового процесса – соответственно подвод или отвод теплоты.

Энтропия характеризует также степень совершенства реализуемых термодинамических процессов. S = О соответствует обратимым процессам, т.е. без потерь. При S > О протекают необратимые процессы, при которых утрачивается часть подводимой теплоты, которую можно было бы использовать для получения работы.

Третье начало термодинамики сформулирован как принцип Нернста: при любом изотермическом процессе, протекающем при абсолютном нуле, изменение энтропии системы равно нулю, т.е. в этом случае изотермический процесс одновременно является и изоэнтропийным, адиабатическим.

На основании третьего начала сформулирован также принцип недостижимости абсолютного нуля температуры Т = О^о К.

Принцип Нернста, развитый и сформулированный Планком как предположение(гипотеза) при Т = О^о К энтропия S_o = О, позволяет определять абсолютное значение энтропии системы в произвольном равновесном состоянии.

Получение, транспортировка, передача, использование теплоты невозможны без понимания процессов, протекающих в рабочих телах, являющихся одновременно теплоносителями, имеющими определённую массу, процессов взаимодействия рабочего тела с тепловоспринимающими, теплоотдающими поверхностями, т.е. процессов теплоотдачи, теплопередачи. Эти процессы систематизированы и теоретически описаны в виде упрощённых линейных зависимостей в теории тепломассообмена.

В термодинамике на основании указанных законов констатируются условия преобразования, значения преобразуемой(преобразованной) энергии. Теория тепломассообмена позволяет описывать процессы энерготепломассо-переноса различными материальными энергоносителями. Процессы тепломассообмена являются основой для описания реальных рабочих процессов, на основании которых могут быть осуществлены, следовательно, расчёт и проектирование систем преобразования энергии. Фактически теория тепломассообмена и термодинамика необратимых процессов и являются теоретической основой при оптимизации рабочих процессов энергетического оборудования.

Количественной характеристикой процессов энерготепломассопереноса является обобщённая, справедливая для любых физических процессов зависимость

dL = ПdK,

где П – потенциал, а К – обобщённая координата протекающего процесса.

В частности, для интересующих нас тепловых процессов указанная зависимость представляется как известное соотношение второго начала термодинамики dQ = TdS, где Q и T соответственно потенциал и координата.

Основными процессами в теории тепломассообмена являются процессы: теплопроводность, конвективный тепломассообмен, теплообмен излучением.

Химическая энергия(ХЭ). В современной энергетике это в основном энергия сгорания различных горючих в воздухе(кислороде воздуха), чистом кислороде как окислителях и получения соответствующего количества теплоты.

Для химических реакций характерны низкоэффективные по энергии выхода молекулярно-атомарные необратимые эндотермические и экзотермические реакции поглощения или выделения теплоты соответственно. В энергетике имеют место оба типа указанных реакций. Однако преобладающими являются экзотермические реакции, так как именно эти реакции позволяют получать энергию для работы двигателей, энергетических систем и установок, теплоту для промышленности, бытовых нужд и т.д.

Основными характеристиками реакция химически реагирующих веществ являются энергия активации реакции, обеспечивающая разрыв межмолекулярных и межатомных связей, и скорость протекания реакции, определяемая видом топлива, условиями протекания реакции, внешними воздействиями и др.

Процесс протекания химической реакции при сжигании топлива называется горением, которое характеризуется выделением теплоты и выделением в качестве конечного продукта газа, соответствующего реагирующим веществам состава.

В современной энергетике используются в основном органические топлива на основе твёрдых(уголь, торф, древесина), жидких(бензин, керосин, солярка, мазут), газообразных(природные и искусственные) горючих.

Энергетическая эффективность топлив характеризуется их высшей H_u и низшей H_о теплотворной способностью:

Высшая теплотворная способность определяется как:

Н_о = Н_u + Q_п1m, ккал/кг = Н_u + Q_п2m, кДж/кг,

где Q_п1 = 600 ккал/кг; Q_п2 = 2512 кДж/кг – приближённое значение теплоты парообразования воды;

m = 9Н + W – масса водяных паров в продуктах сгорания при сжигании 1 кг топлива, образующихся при сгорании Н кг водорода, находящегося в топливе, и W кг влаги, содержащейся непосредственно в топливе.

Так как энергетические установки являются открытыми термодинамическими системами, осуществляющими выброс продуктов реакции непосредственно в атмосферу при температуре, превышающей температуру окружающей среды, следовательно исключающей процесс конденсации паров в отводимых продуктах, то при расчётах составляющих энергетических балансов используются значения Н_u. Некоторые значения Н_u указаны в приведенной ниже таблице 2.2.2.

Табл. 2.2.2

Горючее	Низшая теплотворная способность, ГДж/г, Нu•106	Еа превышает в:
Метастабильные атомы гелия	468.0	2•107(минимально)
Водород(атомарный)	216.0
Водород(газ)	120.0
Водород с кислородом	13.3
Бензин	44.0
Бензин с кислородом	10.0
Бензин с воздухом	2.62	3.4•1010(максимально)
Дизельное	42.5
Мазут	40.0
Каменный уголь	24.0
Антрацит	21.0
Бурый уголь	14.0
Природный газ	48.0
Бутан(сжиженный)	49.0
Пропан(сжиженный)	37.4

В России для сопоставления различных по свойствам, энергетике и обеспечения суммарного учёта энергетических затрат видов топлив используют так называемый угольный эквивалент топлива в виде условного топлива, теплотворная способность которого принята равной 29.3 МДж/кг(7000 ккал).

За рубежом используют в качестве указанного эквивалента единицу britisc Thermal Units(Btu): 1 Btu = 252 кал = 1055 Дж = 2.93 10^-4 кВт ч

Из приведенной таблицы видно, что наибольшее значение Н_u = 120 и 216 МДж/кг, в зависимости от состояния, имеет водород, который является самым перспективным для современной термохимической энергетики горючим. Однако практическое применение его пока невозможно по ряду объективных причин, связанных как с его получением и хранением, так проблемами использования при эксплуатации энергетических установок. Поэтому пока водород относят к перспективным горючим.

Электрическая энергия(ЭЭ) наиболее удобный и универсальный для практического применения вид энергии, который, кроме того, легко может быть преобразован в другие виды энергии. Базовыми дисциплинами, изучающими ЭЭ, являются электродинамика и электротехника. Технология получения ЭЭ является дополнительной к технологии получения механической энергии. Это означает, что без наличия источника механической энергии(двигателя, механического устройства, энергетической установки, системы и т.д.), позволяющих вращать электрический генератор, ЭЭ не может быть получена в требуемом количестве для промышленного, бытового и др. назначения.

Практически пригодных способов прямого преобразования химической энергии в электричество пока нет. Теоретически такие возможности существуют и могут быть реализованы, например, на основе плазменных и особенно ядерных и аннигиляционных процессов. Однако все эти направления пока далеки даже от лабораторных испытаний.

Как известно, носителями электричества являются постоянный и переменный электрический ток.

При постоянном электрическом токе направление и сила тока со временем не изменяются. При переменном токе изменяются по времени величина и направление тока.

Постоянный электрический ток характеризуется направлением, силой I(А) и напряжением U(В) при заданном(известном) электрическом сопротивлении R. Работа, совершаемая электрическим током, определяется как L_э = IUt, Дж. Мощность тока N_э = IU = I²R = U²/R,Вт(1Вт = 1 А•В), R – сопротивление электрической цепи, измеряется в Ом. Общепринятой, внесистемной единицей измерения работы электрического тока является также кВт•ч.

Переменный электрический ток определяется как I = I_max sin(αt + µ),

где I_max – амплитуда; αt + µ - фаза тока; α = 2πη – частота колебаний; µ- начальная фаза.

На практике используют понятие действующие силы тока, напряжения и мощности. Так действующие напряжения составляют: в быту - 220 В, в линии передач – 110кВ.

Для электрических цепей переменного тока с активными и реактивными элементами определяется средняя мощность тока за период(активная мощность) N = IUcosα, где cosα – коэффициент мощности. Приведенная формула позволяет учитывать потери электрической энергии в цепи. При этом мощность имеет различные размерности в СИ: активная измеряется в ваттах(Вт), полная – в вольт-амперах(ВА), реактивная – реактивных вольт-амперах(вар).

Электрические цепи подразделяются на однофазные и трёхфазные. Преимущества трёхфазных электрических цепей заключаются в том, что они позволяют экономить цветной металл в линиях электропередач, создавать вращающееся магнитное поле в роторах статора асинхронного электродвигателя, обеспечивая уменьшение массы и габаритов этих двигателей, а также уменьшать пульсации постоянного тока, получаемого из тока переменного, обеспечивать два рабочих напряжения- линейное 380 В и фазное 220В.

Являясь универсальной, ЭЭ применяется для получения других видов энергии. Наиболее широко ЭЭ используется для производства механической( с использованием электродвигателей постоянного и переменного тока) и тепловой энергии(с помощью различных водопаронагревателей).

Для получения ЭЭ существует много систем, способов и устройств, однако основным является тепломеханический за счёт принудительного вращения электрических генераторов постоянного и переменного тока.

Ядерная энергия, не смотря на сопутствующие её получению и применению технологические и экологические проблемы, в настоящее время продолжает развиваться и приобретать всё более широкий рынок применения во всём мире. Однако в топливном балансе всех «ядерных» стран, в том числе и в России, ядерная энергетика занимает незначительное место(не более 5 – 7%). Ядерные электростанции строятся в основном в тех местах, где невозможно обеспечить получение других менее опасных видов энергии или из соображений экономической эффективности, обеспечения обороноспособности страны.

ЯЭ получают и преобразуют в используемую для получения механической работы(вращения турбины) теплоту в ядерных реакторах. Из первого(охлаждающего) замкнутого герметичного контура ядерного реактора теплота транспортируется теплоносителем в паронагреватель(парогенератор). Насыщенный пар из паронагревателя поступает во второй энергетический контур высокого давления и приводит в действие паровую турбину, вращающую, в свою очередь, электрический генератор, с клемм которого и снимается электрический ток соответствующего напряжения и мощности.

Первый контур должен быть полностью герметичен, так как циркулирующий в нём теплоноситель радиоактивен, следовательно, опасен при утечках. Второй контур не радиоактивен.

Таким образом, атомный реактор является фактически источником теплоты(аналогичным камере сгорания) для её последующего использования в традиционных системах преобразования теплоты в механическую(вращение турбины) и последующую электрическую(вращение связанного с турбиной электрического генератора) энергию.

Солнечная энергия(СЭ) и водород – являются наиболее перспективными источниками получения экологически безопасной энергии.

В настоящее время СЭ получают с помощью особых фокусирующих солнечные лучи концентраторов для получения теплоты, преобразуют непосредственно в электричество с помощью батарей из термо- и фотоэлементов. Однако стоимость получаемого при этом электричества пока в 100 раз выше электричества, получаемого от тепловых электростанций.

Основная проблема использования СЭ связана с её чрезвычайно низкой плотностью у поверхности Земли(до 3.35МДж/м² ). В то же время при мощности достигающего поверхности Земли солнечного потока, равной 1.78•10⁸ ГВт, можно удовлетворить потребности всего населения Земли, аккумулируя эту энергию на площади 20 тыс. км². Так как пока эффективных способов концентрации СЭ нет, а существующие способы дорогие, то возможности широкого практического применения пока невозможны.

В настоящее время человечеством освоены следующие виды энергии:

• Механическая(работа силы и момента силы, кинетическая, потенциальная и полная)

• Электрическая

• Тепловая химическая, солнечная, ядерная

• Солнечная

• Ядерная